Când Albert Einstein a fost lovit de cuplarea „înfricoșătoare” pe distanță lungă dintre particule, el nu s-a gândit la teorie generală relativitatea. Teoria veche a lui Einstein descrie modul în care apare gravitația atunci când obiectele masive deformează țesutul...

Când Albert Einstein s-a mirat de cuplarea „înfricoșătoare” pe distanță lungă dintre particule, nu se gândea la teoria sa generală a relativității. Teoria veche a lui Einstein descrie modul în care gravitația apare atunci când obiectele masive deformează țesătura spațiului și timpului. legatura cuantica, acea sursă macabră a sperii lui Einstein tinde să implice particule minuscule care au un efect redus asupra gravitației. O bucată de praf deformează o saltea exact în același mod în care o particulă subatomică deformează spațiul.

Cu toate acestea, fizicianul teoretician Mark Van Raamsdonk suspectează că încâlcirea și spațiu-timp sunt de fapt legate. În 2009, el a calculat că spațiul fără încurcătură nu ar fi capabil să se mențină împreună. El a scris o lucrare care sugerează că încâlcirea cuantică este acul care unește tapiseria spațiu-timpului cosmic.

Multe reviste au refuzat să-i publice opera. Dar, după ani de scepticism inițial, explorarea ideii că încâlcirea modelează spațiu-timp a devenit una dintre cele mai fierbinți tendințe din fizică.

„Ieșind din bazele profunde ale fizicii, totul indică faptul că spațiul trebuie asociat cu încurcarea”, spune John Preskill, un fizician teoretician la Caltech.

În 2012, a apărut o altă lucrare provocatoare, prezentând paradoxul particulelor încurcate în interiorul și în afara unei găuri negre. La mai puțin de un an mai târziu, doi experți în domeniu au venit cu o soluție radicală: particulele încurcate sunt conectate prin găuri de vierme, tunelurile spațiu-timp ale lui Einstein care apar acum în revistele de fizică și science fiction cu o frecvență egală. Dacă această ipoteză este corectă, încurcarea nu este conexiunea înfricoșătoare, pe distanță lungă, la care s-a gândit Einstein - ci o punte foarte reală care conectează puncte îndepărtate din spațiu.

Mulți oameni de știință consideră aceste idei demne de atenție. În ultimii ani, fizicienii din discipline aparent neînrudite au convergit spre acest domeniu al încurcăturii, spațiului și găurilor de vierme. Oamenii de știință care s-au concentrat cândva pe construirea de calculatoare cuantice fără erori se întreabă acum dacă universul însuși este un computer cuantic, programând în liniște spațiu-timp într-o rețea complexă de încurcături. „Totul progresează într-un mod incredibil”, spune Van Raamsdonk de la Universitatea British Columbia din Vancouver.

Fizicienii au mari speranțe unde îi va duce această combinație de spațiu-timp și încâlcire. GR descrie cu brio cum funcționează spațiu-timp; noi cercetări ar putea ridica vălul de unde provine spațiu-timp și cum arată acesta la cele mai mici scale care se află la cheremul mecanicii cuantice. Încurcarea poate fi ingredientul secret care va unifica aceste regiuni incompatibile până acum într-o teorie a gravitației cuantice, permițând oamenilor de știință să înțeleagă condițiile din interiorul unei găuri negre și starea universului în primele momente după Big Bang.

Holograme și conserve de supă

Epifania lui Van Raamsdonk din 2009 nu s-a materializat din neafarat. Are rădăcinile în principiul holografic, ideea că o graniță care delimitează un volum de spațiu poate conține toate informațiile pe care le conține. Dacă aplicăm principiul holografic la Viata de zi cu zi, un angajat curios poate reconstrui perfect totul în birou - grămezi de hârtii, fotografii de familie, jucării în colț și chiar fișiere de pe hard diskul unui computer - doar privind pereții exteriori ai biroului pătrat.

Această idee este controversată, având în vedere că pereții au două dimensiuni, dar interiorul biroului are trei. Dar în 1997, Juan Maldacena, un teoretician al corzilor de pe atunci la Harvard, a dat un exemplu intrigant despre ceea ce ar putea dezvălui principiul holografic despre univers.

A început cu spațiul anti-de Sitter, care seamănă cu spațiu-timp dominat de gravitație, dar are o serie de atribute ciudate. Este curbată în așa fel încât un fulger de lumină emis într-un anumit loc se va întoarce în cele din urmă de unde a provenit. Și deși universul se extinde, spațiul anti-de Sitter nu este întins sau comprimat. Datorită acestor caracteristici, o bucată de spațiu anti-de Sitter cu patru dimensiuni (trei spațiale și una temporală) poate fi înconjurată de o graniță tridimensională.

Maldacena s-a referit la cilindrul spațiu-timp anti-de Sitter. Fiecare felie orizontală a cilindrului reprezintă starea spațiului său la un moment dat, în timp ce dimensiunea verticală a cilindrului reprezintă timpul. Maldacena și-a înconjurat cilindrul cu un chenar pentru hologramă; dacă spațiul anti-de-sitter ar fi o cutie de supă, atunci chenarul ar fi o etichetă.

La prima vedere se pare că acest chenar (etichetă) nu are nimic de-a face cu umplerea cilindrului. Eticheta limită, de exemplu, urmează regulile mecanicii cuantice, nu gravitația. Cu toate acestea, gravitația descrie spațiul din conținutul supei. Maldacena a arătat că eticheta și supa erau aceleași; Interacțiunile cuantice de la graniță descriu perfect spațiul anti-de Sitter pe care îl închide această graniță.

„Aceste două teorii par complet diferite, dar descriu exact același lucru”, spune Preskill.

Maldacena a adăugat încurcarea ecuației holografice în 2001. Și-a imaginat spațiu în două cutii de supă, fiecare conținând o gaură neagră. Apoi a creat echivalentul unui telefon improvizat din cupe, conectând găurile negre cu o gaură de vierme, un tunel prin spațiu-timp propus pentru prima dată de Einstein și Nathan Rosen în 1935. Maldacena căuta o modalitate de a crea echivalentul unei astfel de conexiuni spațiu-timp pe etichetele conservelor. Trucul, își dădu seama, era confuzia.

Ca o gaură de vierme, încâlcirea cuantică leagă obiecte care nu au nicio relație evidentă. Lumea cuantică este un loc neclar: un electron se poate roti în ambele direcții în același timp, fiind într-o stare de suprapunere, până când măsurătorile oferă un răspuns precis. Dar dacă doi electroni sunt încâlciți, măsurarea spinului unuia permite experimentatorului să cunoască spinul celuilalt electron - chiar dacă electronul partener se află într-o stare de suprapunere. Această legătură cuantică rămâne chiar dacă electronii sunt separați de metri, kilometri sau ani lumină.

Maldacena a arătat că prin încurcarea particulelor de pe o etichetă cu particule de pe alta, o conexiune de găuri de vierme a conservelor poate fi descrisă perfect mecanic cuantic. În contextul principiului holografic, încurcarea este echivalentă cu legarea fizică a unor bucăți de spațiu-timp împreună.

Inspirat de această conexiune dintre încâlcire și spațiu-timp, Van Raamsdonk s-a întrebat cât de mare ar putea juca încurcarea în modelarea spațiu-timpului. El a prezentat cea mai curată etichetă pe o cutie de supă cuantică: albă, corespunzătoare unui disc gol de spațiu anti-de-Sitter. Dar știa că, conform principiilor fundamentale ale mecanicii cuantice, spațiul gol nu va fi niciodată complet gol. Este umplut cu perechi de particule care plutesc și dispar. Și aceste particule trecătoare sunt încurcate.

Așadar, Van Raamsdonk a desenat o bisectoare imaginară pe o etichetă holografică și apoi a rupt matematic încâlcirea cuantică dintre particulele de pe o jumătate a etichetei și particulele de pe cealaltă. El a descoperit că discul corespunzător al spațiului anti-de Sitter a început să se împartă în jumătate. Ca și cum particulele încurcate ar fi cârligele care țin plasa spațiului și a timpului în loc; fără ele, spațiu-timpul se destramă. Pe măsură ce Van Raamsdonk a scăzut gradul de încurcare, partea din spațiu conectată la regiunile divizate a devenit mai subțire, ca un fir de cauciuc care se întinde din guma de mestecat.

„M-a făcut să cred că prezența spațiului începe cu prezența încurcăturii”.

A fost o afirmație îndrăzneață și a fost nevoie de timp pentru ca lucrările lui Van Raamsdonk, publicate în General Relativity and Gravitation în 2010, să obțină o atenție serioasă. Focul de interes a izbucnit încă din 2012, când patru fizicieni de la Universitatea din California din Santa Barbara au scris o lucrare în care contestă înțelepciunea convențională cu privire la orizontul evenimentelor, punctul fără întoarcere al găurii negre.

Adevărul ascuns de firewall

În anii 1970, fizicianul teoretician Stephen Hawking a arătat că perechile de particule încâlcite - aceleași tipuri pe care Van Raamsdonk le-a analizat mai târziu la frontiera sa cuantică - ar putea decăda la orizontul evenimentelor. Unul cade în gaura neagră, în timp ce celălalt scapă împreună cu așa-numita radiație Hawking. Acest proces subminează treptat masa găurii negre, ducând în cele din urmă la moartea acesteia. Dar dacă găurile negre dispar, ar trebui să dispară și evidența a tot ceea ce a căzut. Teoria cuantică spune că informația nu poate fi distrusă.

Până în anii 1990, câțiva fizicieni teoreticieni, inclusiv Leonard Susskind de la Stanford, veniseră cu o soluție la această problemă. Da, au spus ei, materia și energia cade într-o gaură neagră. Dar din punctul de vedere al unui observator din exterior, acest material nu traversează niciodată orizontul evenimentelor; pare că se clătina pe marginea ei. Ca urmare, orizontul evenimentelor devine o graniță holografică care conține toate informațiile despre spațiul din interiorul găurii negre. În cele din urmă, când gaura neagră se evaporă, această informație se scurge sub forma radiației Hawking. În principiu, un observator poate colecta această radiație și poate recupera toate informațiile despre interiorul unei găuri negre.

În lucrarea lor din 2012, fizicienii Ahmed Almheiri, Donald Marolph, James Sully și Joseph Polchinsky au declarat că este ceva în neregulă cu această imagine. Pentru un observator care încearcă să pună cap la cap puzzle-ul a ceea ce se află în interiorul unei găuri negre, a subliniat unul, toate piesele separate ale puzzle-ului - particulele radiației lui Hawking - trebuie să fie încurcate unele cu altele. De asemenea, fiecare particulă Hawking trebuie să fie încurcată cu partenerul său original, care a căzut în gaura neagră.

Din păcate, confuzia singură nu este suficientă. Teoria cuantică afirmă că, pentru ca încurcarea să existe între toate particulele din afara găurii negre, trebuie exclusă încurcarea acestor particule cu particulele din interiorul găurii negre. În plus, fizicienii au descoperit că ruperea uneia dintre încurcături ar crea un zid energetic impenetrabil, așa-numitul firewall, la orizontul evenimentelor.

Mulți fizicieni s-au îndoit că găurile negre evaporă de fapt tot ceea ce încearcă să intre înăuntru. Dar însăși posibilitatea existenței unui firewall duce la gânduri tulburătoare. Anterior, fizicienii s-au gândit deja la cum arată spațiul în interiorul unei găuri negre. Acum nu sunt siguri dacă găurile negre au acest „înăuntru” deloc. Toată lumea pare să se fi împăcat, notează Preskill.

Dar Susskind nu s-a resemnat. A petrecut ani de zile încercând să demonstreze că informațiile nu dispar într-o gaură neagră; astăzi este și convins că ideea unui firewall este greșită, dar încă nu a reușit să demonstreze acest lucru. Într-o zi, a primit o scrisoare criptică de la Maldacena: „Nu era mare lucru în ea”, spune Susskind. - Doar ER = EPR. Maldacena, acum la Institutul de Studii Avansate din Princeton, a reflectat asupra muncii sale cu conservele de supă din 2001 și s-a întrebat dacă găurile de vierme ar putea rezolva amestecul de încurcături generat de problema firewall-ului. Susskind a preluat repede ideea.

Într-o lucrare publicată în jurnalul german Fortschritte der Physik în 2013, Maldacena și Susskind au afirmat că o gaură de vierme - din punct de vedere tehnic, un pod Einstein-Rosen, sau ER - este echivalentul spațio-temporal al întanglementării cuantice. (În cadrul EPR, înțelegeți experimentul lui Einstein-Podolsky-Rosen, care ar fi trebuit să risipească încrucișarea cuantică mitologică). Aceasta înseamnă că fiecare particulă de radiație Hawking, indiferent cât de departe de origine, este conectată direct la interiorul găurii negre printr-o cale scurtă prin spațiu-timp.

„Dacă te muți printr-o gaură de vierme, lucrurile care sunt departe nu sunt atât de departe”, spune Susskind.

Susskind și Maldacena au propus să colecteze toate particulele Hawking și să le împingă împreună până când se prăbușesc într-o gaură neagră. Această gaură neagră ar fi încurcată și, prin urmare, conectată printr-o gaură de vierme de gaura neagră originală. Acest truc a transformat mizeria încâlcită a particulelor Hawking - încurcate în mod paradoxal cu gaura neagră și unele cu altele - în două găuri negre conectate printr-o gaură de vierme. Supraîncărcarea confuziei s-a rezolvat și problema firewall-ului a luat sfârșit.

Nu toți oamenii de știință au sărit în vagonul tramvaiului ER = EPR. Susskind și Maldacena recunosc că au încă multă muncă de făcut pentru a demonstra că găurile de vierme și încurcarea sunt echivalente. Dar după ce s-au gândit la implicațiile paradoxului paradoxului firewall, mulți fizicieni sunt de acord că spațiul-timp din interiorul unei găuri negre își datorează existența încordării cu radiația din exterior. Aceasta este o perspectivă importantă, notează Preskill, pentru că înseamnă, de asemenea, că întreaga țesătură spațiu-timp din univers, inclusiv petecul pe care îl ocupăm, este produsul acțiunii macabre cuantice.

computer spațial

Un lucru este să spunem că universul construiește spațiu-timp prin încurcare; este cu totul altceva să arăți cum o face universul. Preskill și colegii au abordat această sarcină dificilă, care au decis să considere cosmosul drept un computer cuantic colosal. De aproape douăzeci de ani, oamenii de știință au construit calculatoare cuantice, care folosesc informații codificate în elemente încurcate, cum ar fi fotonii sau circuite minuscule, pentru a rezolva problemele pe care computerele tradiționale nu le pot rezolva. Echipa lui Preskill folosește cunoștințele acumulate în urma acestor încercări pentru a prezice modul în care detaliile individuale din interiorul unei cutii de supă s-ar traduce într-o etichetă confuză.

Calculatoarele cuantice funcționează prin operarea componentelor care se află într-o suprapunere de stări ca purtători de date - pot fi zero și unu în același timp. Dar starea de suprapunere este foarte fragilă. Excesul de căldură, de exemplu, poate distruge o stare și toată informația cuantică conținută în ea. Aceste pierderi de informații, pe care Preskill le aseamănă cu paginile rupte dintr-o carte, par inevitabile.

Dar fizicienii au răspuns creând un protocol pentru corectarea erorilor cuantice. În loc să se bazeze pe o singură particulă pentru a stoca un bit cuantic, oamenii de știință împart datele în mai multe particule încurcate. O carte scrisă în limbajul corectării erorilor cuantice ar fi plină de farfurie, spune Preskill, dar tot conținutul ei ar putea fi recuperat chiar dacă jumătate din pagini ar lipsi.

Corectarea erorilor cuantice a atras multă atenție în ultimii ani, dar acum Preskill și colegii săi bănuiesc că natura a venit cu acest sistem cu mult timp în urmă. În iunie, în Journal of High Energy Physics, Preskill și echipa sa au arătat cum încurcarea multor particule la o limită holografică descrie perfect o singură particulă atrasă de gravitație în interiorul unei bucăți de spațiu anti-de Sitter. Maldacena spune că această descoperire ar putea duce la o mai bună înțelegere a modului în care o hologramă codifică toate detaliile spațiu-timpului pe care îl înconjoară.

Fizicienii recunosc că speculațiile lor au un drum lung de parcurs pentru a se potrivi cu realitatea. În timp ce spațiul anti-de Sitter oferă fizicienilor avantajul de a lucra cu o limită bine definită, universul nu are o etichetă atât de clară pe o cutie de supă. Țesătura spațiu-timp a cosmosului s-a extins de la Big Bang și continuă să o facă într-un ritm din ce în ce mai mare. Dacă trimiteți un fascicul de lumină în spațiu, acesta nu se va întoarce și nu se va întoarce; el va zbura. „Nu este clar cum să definim teoria holografică a universului nostru”, a scris Maldacena în 2005. „Doar că nu există un loc bun pentru a pune o hologramă”.

Cu toate acestea, oricât de ciudat ar suna toate aceste holograme, cutii de supă și găuri de vierme, ele ar putea fi căi promițătoare care să conducă la fuziunea activităților cuantice înfricoșătoare cu geometria spațiului-timp. În munca lor despre găurile de vierme, Einstein și Rosen au discutat posibile implicații cuantice, dar nu s-au conectat cu munca lor anterioară privind încurcarea. Astăzi, această conexiune poate ajuta la unificarea mecanicii cuantice a relativității generale într-o teorie a gravitației cuantice. Înarmați cu o astfel de teorie, fizicienii ar putea rezolva misterele stării tânărului Univers, când materia și energia se potrivesc într-un punct infinit de mic din spațiu. publicat

Frunzișul auriu al copacilor strălucea puternic. Razele soarelui de seară atingeau vârfurile subțiate. Lumina a străpuns ramurile și a pus în scenă un spectacol de figuri bizare pâlpâind pe peretele universității „kapterka”.

Privirea gânditoare a lui Sir Hamilton se mișcă încet, urmărind jocul clarobscurului. În capul matematicianului irlandez a existat un adevărat amestec de gânduri, idei și concluzii. Era bine conștient că explicarea multor fenomene cu ajutorul mecanicii newtoniene este ca jocul de umbre pe perete, împletind înșelător figuri și lăsând multe întrebări fără răspuns. „Poate este un val... sau poate este un flux de particule”, a gândit omul de știință, „sau lumina este o manifestare a ambelor fenomene. Ca niște figuri țesute din umbră și lumină.

Începutul fizicii cuantice

Este interesant să urmărești oameni grozavi și să încerci să înțelegi cum se nasc idei grozave care schimbă cursul evoluției întregii omeniri. Hamilton este unul dintre cei care au stat la originile nașterii fizică cuantică. Cincizeci de ani mai târziu, la începutul secolului al XX-lea, mulți oameni de știință au fost implicați în studiul particulelor elementare. Cunoștințele dobândite au fost inconsecvente și necompilate. Cu toate acestea, primii pași șocante au fost făcuți.

Înțelegerea microlumii la începutul secolului al XX-lea

În 1901, a fost prezentat primul model al atomului și a fost demonstrată defecțiunea acestuia, din punctul de vedere al electrodinamicii obișnuite. În aceeași perioadă, Max Planck și Niels Bohr au publicat multe lucrări despre natura atomului. În ciuda muncii lor minuțioase, nu a existat o înțelegere completă a structurii atomului.

Câțiva ani mai târziu, în 1905, un om de știință german puțin cunoscut Albert Einstein a publicat un raport despre posibilitatea existenței unui cuantum de lumină în două stări - undă și corpusculară (particule). În lucrarea sa, au fost date argumente care explică motivul eșecului modelului. Cu toate acestea, viziunea lui Einstein a fost limitată de vechea înțelegere a modelului atomului.

După numeroase lucrări ale lui Niels Bohr și colegilor săi în 1925, s-a născut o nouă direcție - un fel de mecanică cuantică. O expresie comună - „mecanica cuantică” a apărut treizeci de ani mai târziu.

Ce știm despre quanta și ciudateniile lor?

Astăzi, fizica cuantică a mers suficient de departe. Au fost descoperite multe fenomene diferite. Dar ce știm cu adevărat? Răspunsul este prezentat de un om de știință modern. „Puteți fie să credeți în fizica cuantică, fie să nu o înțelegeți”, este definiția.Gândiți-vă singur. Va fi suficient să menționăm un astfel de fenomen precum încurcarea cuantică a particulelor. Acest fenomen a cufundat lumea științifică într-o poziție de deplină nedumerire. Și mai șocant a fost că paradoxul rezultat este incompatibil cu Einstein.

Efectul întangării cuantice a fotonilor a fost discutat pentru prima dată în 1927 la cel de-al cincilea Congres Solvay. Între Niels Bohr și Einstein a apărut o ceartă aprinsă. Paradoxul întanglementării cuantice a schimbat complet înțelegerea esenței lumii materiale.

Se știe că toate corpurile constau din particule elementare. În consecință, toate fenomenele mecanicii cuantice se reflectă în lumea obișnuită. Niels Bohr a spus că dacă nu ne uităm la lună, atunci ea nu există. Einstein a considerat acest lucru nerezonabil și a crezut că obiectul există independent de observator.

Când studiem problemele mecanicii cuantice, ar trebui să înțelegem că mecanismele și legile acesteia sunt interconectate și nu se supun fizicii clasice. Să încercăm să înțelegem zona cea mai controversată - încurcarea cuantică a particulelor.

Teoria întanglementării cuantice

Pentru început, merită să înțelegeți că fizica cuantică este ca o fântână fără fund în care puteți găsi orice doriți. Fenomenul întanglementării cuantice de la începutul secolului trecut a fost studiat de Einstein, Bohr, Maxwell, Boyle, Bell, Planck și mulți alți fizicieni. De-a lungul secolului al XX-lea, mii de oameni de știință din întreaga lume l-au studiat activ și au experimentat.

Lumea este supusă legilor stricte ale fizicii

De ce un asemenea interes pentru paradoxurile mecanicii cuantice? Totul este foarte simplu: trăim, respectând anumite legi ale lumii fizice. Abilitatea de a „ocoli” predestinația deschide o ușă magică în spatele căreia totul devine posibil. De exemplu, conceptul de „Pisica lui Schrödinger” duce la controlul materiei. De asemenea, va deveni posibilă teleportarea informațiilor, ceea ce provoacă încurcarea cuantică. Transmiterea informațiilor va deveni instantanee, indiferent de distanță.
Această problemă este încă în studiu, dar are o tendință pozitivă.

Analogie și înțelegere

Ce este unic la întricarea cuantică, cum să o înțelegem și ce se întâmplă cu ea? Să încercăm să ne dăm seama. Acest lucru va necesita un experiment de gândire. Imaginează-ți că ai două cutii în mâini. Fiecare dintre ele conține o minge cu o dungă. Acum îi dăm o cutie astronautului, iar el zboară pe Marte. De îndată ce deschideți cutia și vedeți că dunga de pe minge este orizontală, atunci în cealaltă cutie mingea va avea automat o dungă verticală. Aceasta va fi întanglement cuantic. in termeni simpli pronuntat: un obiect predetermina pozitia altuia.

Cu toate acestea, trebuie înțeles că aceasta este doar o explicație superficială. Pentru a obține întanglementarea cuantică, este necesar ca particulele să aibă aceeași origine, precum gemenii.

Este foarte important să înțelegeți că experimentul va fi perturbat dacă cineva dinaintea dvs. a avut ocazia să se uite la cel puțin unul dintre obiecte.

Unde poate fi folosit întanglementul cuantic?

Principiul întanglementării cuantice poate fi folosit pentru a transfera informații către distante lungi imediat. O astfel de concluzie contrazice teoria relativității a lui Einstein. Se spune că viteza maximă de mișcare este inerentă numai luminii - trei sute de mii de kilometri pe secundă. Un astfel de transfer de informații face posibilă existența teleportării fizice.

Totul în lume este informație, inclusiv materie. Fizicienii cuantici au ajuns la această concluzie. În 2008, pe baza unei baze de date teoretice, a fost posibil să se vadă încurcarea cuantică cu ochiul liber.

Acest lucru indică încă o dată că suntem în pragul unor mari descoperiri - mișcare în spațiu și timp. Timpul în Univers este discret, așa că mișcarea instantanee pe distanțe mari face posibilă intrarea în diferite densități de timp (pe baza ipotezelor lui Einstein, Bohr). Poate că în viitor va fi o realitate la fel ca telefonul mobil este astăzi.

Dinamica eterului și încurcarea cuantică

Potrivit unor oameni de știință de seamă, întricarea cuantică se explică prin faptul că spațiul este umplut cu un fel de eter - materie neagră. Orice particulă elementară, după cum știm, există sub forma unei undă și a unui corpuscul (particulă). Unii oameni de știință cred că toate particulele se află pe „pânza” energiei întunecate. Acest lucru nu este ușor de înțeles. Să încercăm să ne dăm seama într-un alt mod - metoda de asociere.

Imaginați-vă pe malul mării. Adiere ușoară și adiere ușoară. Vezi valurile? Și undeva în depărtare, în reflexiile razelor soarelui, se vede o barcă cu pânze.
Nava va fi particula noastră elementară, iar marea va fi eter (energie întunecată).
Marea poate fi în mișcare sub formă de valuri vizibile și picături de apă. În același mod, toate particulele elementare pot fi doar o mare (partea sa integrală) sau o particulă separată - o picătură.

Acesta este un exemplu simplificat, totul este ceva mai complicat. Particulele fără prezența unui observator sunt sub formă de undă și nu au o locație specifică.

Barca cu pânze albă este un obiect distins, diferă de suprafața și structura apei mării. În același mod, există „vârfuri” în oceanul de energie pe care le putem percepe ca o manifestare a forțelor cunoscute nouă care au modelat partea materială a lumii.

Microlumea trăiește după propriile sale legi

Principiul întanglementării cuantice poate fi înțeles dacă ținem cont de faptul că particulele elementare sunt sub formă de unde. Fără o locație și caracteristici specifice, ambele particule se află într-un ocean de energie. În momentul în care observatorul apare, unda „se transformă” într-un obiect accesibil la atingere. A doua particulă, observând sistemul de echilibru, capătă proprietăți opuse.

Articolul descris nu are ca scop încăpător descrieri științifice lumea cuantică. Posibilitate de reflexie persoana normala pe baza disponibilitatii de intelegere a materialului prezentat.

Fizica particulelor elementare studiază încrucișarea stărilor cuantice pe baza spinului (rotația) unei particule elementare.

În limbajul științific (simplificat) - entanglementul cuantic este definit de diferite rotiri. În procesul de observare a obiectelor, oamenii de știință au văzut că pot exista doar două rotiri - de-a lungul și de-a lungul. Destul de ciudat, în alte poziții, particulele nu „pozează” observatorului.

O nouă ipoteză - o nouă viziune asupra lumii

Studiul microcosmosului - spațiul particulelor elementare - a dat naștere multor ipoteze și presupuneri. Efectul întanglementării cuantice i-a determinat pe oamenii de știință să se gândească la existența unui fel de microrețea cuantică. În opinia lor, la fiecare nod - punctul de intersecție - există un cuantum. Toată energia este o rețea integrală, iar manifestarea și mișcarea particulelor este posibilă numai prin nodurile rețelei.

Dimensiunea „ferestrei” unui astfel de grătar este destul de mică, iar măsurarea echipament modern imposibil. Cu toate acestea, pentru a confirma sau infirma această ipoteză, oamenii de știință au decis să studieze mișcarea fotonilor într-o rețea cuantică spațială. Concluzia este că un foton se poate mișca fie drept, fie în zig-zag - de-a lungul diagonalei rețelei. În al doilea caz, după ce a depășit o distanță mai mare, va cheltui mai multă energie. În consecință, va diferi de un foton care se mișcă în linie dreaptă.

Poate că, în timp, vom învăța că trăim într-o grilă cuantică spațială. Sau această presupunere poate fi greșită. Totuși, principiul întanglementării cuantice indică posibilitatea existenței unei rețele.

Dacă să vorbească limbaj simplu, apoi într-un „cub” spațial ipotetic definiția unei fețe poartă un sens clar opus celuilalt. Acesta este principiul păstrării structurii spațiu-timp.

Epilog

Pentru a înțelege lumea magică și misterioasă a fizicii cuantice, merită să aruncăm o privire atentă asupra dezvoltării științei în ultimii cinci sute de ani. Pe vremuri, Pământul era plat, nu sferic. Motivul este evident: dacă îi iei forma rotundă, atunci apa și oamenii nu vor putea rezista.

După cum putem vedea, problema a existat în absența unei viziuni complete asupra tuturor forte active. Este posibil ca stiinta moderna pentru a înțelege fizica cuantică, nu este suficient să vezi toate forțele care acționează. Lacunele de vedere dau naștere unui sistem de contradicții și paradoxuri. Poate că lumea magică a mecanicii cuantice conține răspunsurile la întrebările puse.

Dacă nu ați fost încă lovit de minunile fizicii cuantice, atunci după acest articol gândirea dvs. se va întoarce cu susul în jos. Astăzi vă voi spune ce este întanglementul cuantic, dar în cuvinte simple, pentru ca oricine să poată înțelege ce este.

Încurcarea ca o conexiune magică

După ce au fost descoperite efectele neobișnuite care au loc în microcosmos, oamenii de știință au ajuns la o presupunere teoretică interesantă. A urmat tocmai din bazele teoriei cuantice.

În trecut, am vorbit despre modul în care electronul se comportă foarte ciudat.

Dar încurcarea particulelor cuantice, elementare, contrazice în general orice bun simț, depășește orice înțelegere.

Dacă au interacționat unul cu celălalt, atunci după separare, o legătură magică rămâne între ei, chiar dacă sunt despărțiți de orice distanță, arbitrar de mare.

Magic în sensul că informațiile dintre ei sunt transmise instantaneu.

După cum se știe din mecanica cuantică, o particulă înainte de măsurare se află într-o suprapunere, adică are mai mulți parametri simultan, este neclară în spațiu și nu are o valoare exactă de spin. Dacă se face o măsurătoare pe una dintr-o pereche de particule care interacționează anterior, adică funcția de undă se prăbușește, atunci a doua imediat, răspunde instantaneu la această măsurătoare. Nu contează cât de departe sunt. Fantezie, nu-i așa.

După cum se știe din teoria relativității a lui Einstein, nimic nu poate depăși viteza luminii. Pentru ca informațiile să ajungă de la o particulă la a doua, este necesar cel puțin să petreceți timpul de trecere a luminii. Dar o particulă reacționează instantaneu la măsurarea celeilalte. Informațiile cu viteza luminii ar fi ajuns la ea mai târziu. Toate acestea nu se încadrează în bunul simț.

Dacă împărțim o pereche de particule elementare cu zero parametru comun spin, atunci unul trebuie să aibă un spin negativ, iar al doilea pozitiv. Dar înainte de măsurare, valoarea spinului este în suprapunere. De îndată ce am măsurat spin-ul primei particule, am văzut că are o valoare pozitivă, așa că imediat a doua dobândește un spin negativ. Dacă, dimpotrivă, prima particulă capătă o valoare negativă a spinului, atunci a doua capătă o valoare pozitivă instantaneu.

Sau o asemenea analogie.

Avem două mingi. Unul este negru, celălalt alb. Le-am acoperit cu ochelari opaci, nu putem vedea care este care. Ne amestecăm ca în jocul cu degetare.

Dacă deschideți un pahar și vedeți că există o minge albă, atunci al doilea pahar este negru. Dar la început nu știm care este care.

Așa este și cu particulele elementare. Dar înainte de a le privi, sunt în suprapunere. Înainte de măsurare, bilele sunt parcă incolore. Dar după ce a distrus suprapunerea unei mingi și văzând că este albă, a doua devine imediat neagră. Și asta se întâmplă instantaneu, indiferent dacă există cel puțin o minge pe pământ și a doua într-o altă galaxie. Pentru ca lumina să ajungă de la o minge la alta în cazul nostru, să zicem că durează sute de ani, iar a doua minge învață că s-a făcut o măsurătoare pe a doua, repet, instantaneu. Există confuzie între ei.

Este clar că Einstein, și mulți alți fizicieni, nu au acceptat un astfel de rezultat al evenimentelor, adică întricarea cuantică. El a considerat concluziile fizicii cuantice ca fiind incorecte, incomplete și a presupus că lipsesc unele variabile ascunse.

Dimpotrivă, paradoxul lui Einstein descris mai sus a fost inventat pentru a arăta că concluziile mecanicii cuantice nu sunt corecte, deoarece încurcarea este contrară bunului simț.

Acest paradox a fost numit paradoxul Einstein-Podolsky-Rosen, prescurtat ca paradoxul EPR.

Dar experimentele cu încâlcirea efectuate mai târziu de A. Aspect și alți oameni de știință au arătat că Einstein a greșit. Închegarea cuantică există.

Și acestea nu mai erau ipoteze teoretice care decurg din ecuații, ci fapte reale ale multor experimente privind întricarea cuantică. Oamenii de știință au văzut asta în direct, iar Einstein a murit fără să cunoască adevărul.

Particulele interacționează într-adevăr instantaneu, restricțiile privind viteza luminii nu sunt o piedică pentru ele. Lumea s-a dovedit a fi mult mai interesantă și complexă.

Cu intanglementarea cuantică, repet, are loc un transfer instantaneu de informații, se formează o conexiune magică.

Dar cum poate fi asta?

Fizica cuantică de astăzi răspunde la această întrebare într-un mod elegant. Există o comunicare instantanee între particule, nu pentru că informațiile sunt transferate foarte rapid, ci pentru că la un nivel mai profund ele pur și simplu nu sunt separate, ci sunt încă împreună. Ele se află în așa-numita întricare cuantică.

Adică, starea de confuzie este o astfel de stare a sistemului, în care, conform unor parametri sau valori, nu poate fi împărțită în părți separate, complet independente.

De exemplu, electronii după interacțiune pot fi separați la o distanță mare în spațiu, dar spinurile lor sunt încă împreună. Prin urmare, în timpul experimentelor, învârtirile sunt de acord instantaneu unele cu altele.

Înțelegi unde duce asta?

Cunoștințele de astăzi despre fizica cuantică modernă bazate pe teoria decoerenței se rezumă la un singur lucru.

Există o realitate mai profundă, nemanifestată. Și ceea ce observăm ca o lume clasică familiară este doar o mică parte, un caz special al unei realități cuantice mai fundamentale.

Nu conține spațiu, timp, orice parametri ai particulelor, ci doar informații despre acestea, posibilitățile potențiale de manifestare a acestora.

Acest fapt explică în mod grațios și simplu de ce se produce prăbușirea funcției de undă, considerată în articolul anterior, încurcarea cuantică și alte minuni ale microcosmosului.

Astăzi, când vorbesc despre întricarea cuantică, ei își amintesc de cealaltă lume.

Adică, la un nivel mai fundamental, o particulă elementară este nemanifestată. Este situat simultan în mai multe puncte din spațiu, are mai multe valori de rotiri.

Apoi, conform unor parametri, se poate manifesta în lumea noastră clasică în timpul măsurării. În experimentul discutat mai sus, două particule au deja o valoare specifică a coordonatei spațiale, dar spinurile lor sunt încă în realitatea cuantică, nemanifestate. Nu există spațiu și timp, așa că învârtirile particulelor sunt blocate împreună, în ciuda distanței uriașe dintre ele.

Și când ne uităm la ce spin are o particulă, adică facem o măsurătoare, scoatem un fel de spin din realitatea cuantică în lumea noastră obișnuită. Și ni se pare că particulele schimbă informații instantaneu. Doar că erau încă împreună într-un singur parametru, deși erau departe unul de celălalt. Separarea lor este de fapt o iluzie.

Toate acestea par ciudate, neobișnuite, dar acest fapt este deja confirmat de multe experimente. Calculatoarele cuantice se bazează pe încurcarea magică.

Realitatea s-a dovedit a fi mult mai complexă și interesantă.

Principiul întanglementării cuantice nu se potrivește cu viziunea noastră obișnuită asupra lumii.

Așa explică fizicianul-om de știință D.Bohm încheierea cuantică.

Să presupunem că privim peștii într-un acvariu. Dar din cauza unor restricții, putem privi nu acvariul așa cum este, ci doar proiecțiile sale, filmate de două camere în față și lateral. Adică ne uităm la pește, ne uităm la două televizoare. Peștii ni se par altfel, căci îl filmăm cu o cameră în față, cu cealaltă în profil. Dar, în mod miraculos, mișcările lor sunt în mod clar consistente. De îndată ce peștele de pe primul ecran se întoarce, al doilea se întoarce instantaneu și el. Suntem surprinși, fără să ne dăm seama că acesta este același pește.

Deci este într-un experiment cuantic cu două particule. Din cauza limitărilor lor, ni se pare că spinurile a două particule care interacționau anterior sunt independente unele de altele, deoarece acum particulele sunt departe una de cealaltă. Dar în realitate sunt încă împreună, dar într-o realitate cuantică, într-o sursă non-locală. Pur și simplu nu privim realitatea așa cum este cu adevărat, ci cu o distorsiune, în cadrul fizicii clasice.

Teleportarea cuantică în termeni simpli

Când oamenii de știință au aflat despre încurcarea cuantică și despre transferul instantaneu de informații, mulți s-au întrebat: este posibilă teleportarea?

S-a dovedit a fi cu adevărat posibil.

Au fost deja multe experimente de teleportare.

Esența metodei poate fi ușor de înțeles dacă înțelegeți principiu general confuzie.

Există o particulă, de exemplu, un electron A și două perechi de electroni încâlciți B și C. Electronul A și perechea B, C se află în puncte diferite din spațiu, indiferent cât de departe. Și acum să transformăm particulele A și B în întanglement cuantic, adică să le combinăm. Acum C devine exact la fel cu A, deoarece starea lor generală nu se schimbă. Adică, particula A este, parcă, teleportată la particula C.

Astăzi, au fost efectuate experimente mai complexe de teleportare.

Desigur, toate experimentele de până acum au fost efectuate numai cu particule elementare. Dar trebuie să recunoști, este incredibil. La urma urmei, toți suntem formați din aceleași particule, oamenii de știință spun că, teoretic, teleportarea obiectelor macro nu este diferită. Este necesar doar să rezolvi o mulțime de probleme tehnice, iar aceasta este doar o chestiune de timp. Poate că, în dezvoltarea sa, umanitatea va atinge capacitatea de a teleporta obiecte mari și chiar persoana însuși.

realitatea cuantică

Încurcarea cuantică este integritate, continuitate, unitate la un nivel mai profund.

Dacă, conform unor parametri, particulele se află în întricare cuantică, atunci, în funcție de acești parametri, pur și simplu nu pot fi împărțite în părți separate. Ele sunt interdependente. Asemenea proprietăți sunt pur și simplu fantastice din punctul de vedere al lumii familiare, transcendent, s-ar putea spune de altă lume și transcendent. Dar acesta este un fapt din care nu există nicio scăpare. Este timpul să recunoaștem asta.

Dar unde duc toate acestea?

Se pare că multe învățături spirituale ale omenirii au vorbit de mult despre această stare de lucruri.

Lumea pe care o vedem, formată din obiecte materiale, nu este baza realității, ci doar o mică parte din ea și nu cea mai importantă. Există o realitate transcendentă care stabilește, determină tot ceea ce se întâmplă cu lumea noastră și, prin urmare, nouă.

Acolo se află răspunsurile reale la întrebările eterne despre sensul vieții, adevărata dezvoltare a unei persoane, găsirea fericirii și a sănătății.

Și acestea nu sunt cuvinte goale.

Toate acestea duc la o regândire a valorilor vieții, la înțelegerea faptului că, în afară de căutarea fără sens a bogăției materiale, există ceva mai important și mai înalt. Și această realitate nu este undeva acolo, ne înconjoară peste tot, ne pătrunde, este, după cum se spune, „la îndemâna noastră”.

Dar să vorbim despre asta în articolele următoare.

Acum, vizionați un videoclip despre încrucișarea cuantică.

Trecem lin de la intricarea cuantică la teorie. Mai multe despre asta în următorul articol.

Entanglementul cuantic, sau „acțiunea înfricoșătoare la distanță”, așa cum a numit-o Albert Einstein, este un fenomen mecanic cuantic în care stările cuantice a două sau mai multe obiecte devin interdependente. Această dependență se păstrează chiar dacă obiectele sunt îndepărtate unul de celălalt pe mulți kilometri. De exemplu, puteți încurca o pereche de fotoni, puteți duce unul dintre ei într-o altă galaxie și apoi măsurați rotația celui de-al doilea foton - și va fi opus rotației primului foton și invers. Ei încearcă să adapteze întanglementul cuantic pentru transmiterea instantanee de date pe distanțe gigantice sau chiar pentru teleportare.

Calculatoarele moderne oferă destul de multe oportunități pentru modelarea unei varietăți de situații. Cu toate acestea, orice calcul va fi „liniar” într-o oarecare măsură, deoarece se supun unor algoritmi bine definiți și nu se pot abate de la aceștia. Iar acest sistem nu permite simularea unor mecanisme complexe în care aleatorietatea este un fenomen aproape constant. Aceasta este o simulare a vieții. Și ce dispozitiv i-ar putea permite să facă? Calculator cuantic! Pe una dintre aceste mașini a fost lansat cel mai mare proiect de simulare a vieții cuantice.